KR20170041707A - Stabilized Rhenium-based heterogeneous catalyst and use thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 레늄계 불균일 촉매를, 0 내지 100 ℃ 범위의 온도에서, 지방족 탄화수소 화합물을 포함하는 안정화제와 접촉시키는 단계를 포함하는 방법에 의해 수득될 수 있는 안정화된 레늄계 불균일 촉매 및 그것의 용도에 관한 것이다. The present invention relates to a stabilized rhenium-based heterogeneous catalyst obtainable by a process comprising contacting a rhenium-based heterogeneous catalyst with a stabilizer comprising an aliphatic hydrocarbon compound at a temperature ranging from 0 to 100 ° C, Lt; / RTI >
Description
본 발명은 안정화된 레늄계 불균일 촉매 및 상기 촉매를 사용하여 올레핀 화합물을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a stabilized rhenium-based heterogeneous catalyst and a method for producing olefin compounds using the catalyst.
복분해 반응(metathesis reaction)은 올레핀의 전환에 사용된다. 복분해 반응에서는 동일하거나 상이한 종류의 올레핀이 서로 반응하여 상이한 구조를 갖는 올레핀을 생성한다(예를 들어, 에틸렌 및 부텐은 복분해되어 프로필렌을 생성하고, 부텐은 복분해되어 펜텐 및 프로필렌을 생성한다). The metathesis reaction is used to convert olefins. In the metathesis reaction, the same or different kinds of olefins react with each other to produce olefins having different structures (for example, ethylene and butene are metathesis to produce propylene and butene is metathesis to produce pentene and propylene).
올레핀 복분해를 위한 다양한 촉매가 개발되었다. 이들 중, 표면적이 큰 캐리어 상에 지지된 몰리브덴, 텅스텐 및 레늄의 산화물을 갖는 촉매는 산업상 가장 높은 관심을 받는다.Various catalysts for olefin metathesis have been developed. Of these, catalysts with oxides of molybdenum, tungsten and rhenium supported on large surface area carriers are of the highest industrial interest.
몰리브덴- 및 텅스텐-계 촉매는, 촉매 독성 물질에 대한 내성이 높고 비용이 저렴하기 때문에, 산업적 복분해 공정에서 더욱 광범위하게 사용된다. 그러나, 이들은 레늄과 비교하여 활성이 낮은 것으로 알려져 있고, 따라서 원하는 활성을 달성하기 위해, 일반적으로 100 ℃ 초과의, 바람직하게는 200 ℃ 초과의 고온이 요구된다. 간편하게 더 높은 온도를 사용하는 것은 선택성을 감소시키는데, 이는, 올레핀 이성체화 및 올리고머화와 같은 부반응이 일어나기 때문이다.Molybdenum- and tungsten-based catalysts are more widely used in industrial metathesis processes because of their high resistance to catalyst poisons and low cost. However, they are known to have low activity compared to rhenium, and therefore, in order to achieve the desired activity, a high temperature of generally above 100 ° C, preferably above 200 ° C is required. Conveniently, using higher temperatures reduces selectivity because side reactions such as olefin isomerization and oligomerization occur.
레늄은 올레핀 복분해에 대한 활성이 매우 높다. 레늄은 상당히 낮은 온도 범위에서 작동될 수 있다. 그러나, 레늄의 빠른 비활성화는 큰 단점이다.Rhenium has very high activity on olefin metathesis. Rhenium can be operated in a fairly low temperature range. However, rapid deactivation of rhenium is a major disadvantage.
유럽 특허 출원 EP 0273817 A1은 이동층(moving bed) 반응 구역에서 레늄 촉매의 존재하에 수행되는 올레핀 복분해 공정을 개시하는데, 그 다음, 이 촉매는 연결된 재생 구역에서 재산화된다. 이는, 레늄 촉매의 높은 비활성화 속도에도 불구하고, 상기 공정이 연속적으로 작동할 수 있게 한다. 그러나 이동층(moving bed) 공정은 훨씬 더 복잡하고 에너지 소모적이며, 따라서 일반적으로 산업용 적용분야에서는, 특히 고정층(fixed bed) 시스템과 비교하여, 덜 바람직하다.European patent application EP 0273817 A1 discloses an olefin metathesis process which is carried out in the presence of a rhenium catalyst in a moving bed reaction zone, which is then reoxidized in a connected regeneration zone. This allows the process to operate continuously despite the high deactivation rate of the rhenium catalyst. However, moving bed processes are much more complex and energy consuming and are therefore generally less desirable in industrial applications, particularly in comparison to fixed bed systems.
미국 특허 제 6,277,781 B1 호에는 레늄계의 복분해 촉매의 비활성화 속도를 감소시키는 방법이 개시되어 있는데, 상기 방법은, 수소의 존재하에 탄화수소 함유 스트림(예를 들어, 메탄 스트림)에서 750 ℃ 보다 높은 온도에서 촉매를 처리하는 단계, 및 복분해 반응을 수행하기 전에 400 내지 1,000 ℃ 범위의 온도에서 비-환원성 분위기 하에서 활성화시키는 단계를 포함하며, 상기 촉매는 어느 정도 양의 세슘을 함유하는 것이 바람직하다.U. S. Patent No. 6,277, 781 B1 discloses a method for reducing the rate of deactivation of a rhenium-based metathesis catalyst which is carried out in a hydrocarbon-containing stream (e. G., A methane stream) Treating the catalyst, and activating the catalyst in a non-reducing atmosphere at a temperature in the range of 400 to 1,000 DEG C before performing the metathesis reaction, wherein the catalyst preferably contains a certain amount of cesium.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 극복하고, 특히 개선된 반응 안정성 및 독성 물질에 대한 내성을 나타내는 안정화된 레늄계 불균일 촉매를 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to overcome the disadvantages of the prior art and to provide a stabilized rhenium heterogeneous catalyst which exhibits, in particular, improved reaction stability and resistance to toxic substances.
본 발명의 또 다른 목적은, 고정층(fixed bed) 반응기에서의 촉매의 사용을 가능하게 하는 안정화된 레늄계 불균일 촉매를 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide a stabilized rhenium-based heterogeneous catalyst which enables the use of a catalyst in a fixed bed reactor.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 운전 사이클 시간이 증가된, 올레핀 화합물의 개선된 제조 방법을 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide an improved process for preparing olefin compounds with increased operating cycle time.
상기 목적은 안정화된 레늄계 불균일 촉매 및 이의 제조 방법에 의해 달성되며, 이때, 상기 방법은 레늄계 불균일 촉매를 저온에서 안정화제와 접촉시키는 단계를 포함한다. This object is achieved by a stabilized rhenium-based heterogeneous catalyst and a process for the production thereof, wherein the process comprises contacting the rhenium-based heterogeneous catalyst with the stabilizer at a low temperature.
더욱 구체적으로, 상기 목적은 레늄계 불균일 촉매를 0 내지 100 ℃ 범위의 온도에서 안정화제와 접촉시키는 단계를 포함하는 방법에 의해 수득될 수 있는 안정화된 레늄계 불균일 촉매에 의해 달성되며, 이때, 상기 안정화제는 지방족 탄화수소 화합물을 포함할 수 있다.More particularly, the object is achieved by a stabilized rhenium-like heterogeneous catalyst obtainable by a process comprising contacting a rhenium-like heterogeneous catalyst with a stabilizer at a temperature in the range of from 0 to 100 < 0 > C, The stabilizer may include an aliphatic hydrocarbon compound.
도 1은 안정화제가 2-부텐 전환에 미치는 영향을 도시한다.
도 2는 안정화제가 프로필렌 선택도에 미치는 영향을 도시한다.
도 3은 안정화 온도가 2-부텐 전환에 미치는 영향을 도시한다.
도 4는 안정화 온도가 프로필렌 선택도에 미치는 영향을 도시한다.Figure 1 shows the effect of the stabilizer on the conversion of 2-butene.
Figure 2 shows the effect of the stabilizer on propylene selectivity.
Figure 3 shows the effect of stabilization temperature on the conversion of 2-butene.
Figure 4 shows the effect of stabilization temperature on propylene selectivity.
본 발명에 따른 레늄계 불균일 촉매는, 고체 지지체 상에 부착된, 원소 금속 형태의 레늄, 및/또는, 적어도 1종의 레늄 화합물(예를 들어, 산화 레늄, 수소화 레늄, 황화 레늄, 탄화 레늄 또는 이들의 임의의 조합)을 함유한다. The rhenium-based heterogeneous catalyst according to the present invention may comprise at least one compound selected from the group consisting of rhenium in the form of elemental metal and / or at least one rhenium compound (for example, rhenium oxide, rhenium hydride, rhenium, Any combination of these).
레늄 화합물이 침착되는 고체 지지체는 많은 다공성 물질들 중에서 선택될 수 있다. 일 구현예에서, 고체 지지체는 Al2O3, Ga2O3, SiO2, GeO2, TiO2, ZrO2, SnO2, 알루미노실리케이트, 활성탄, 하이드로탈사이트 음이온성 클레이, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되며, 바람직하게는 Al2O3, SiO2 또는 이들의 혼합물이다. 적합한 고체 지지체는 통상적으로 10 내지 500 m2/g의, 바람직하게는 100 내지 400 m2/g의 비표면적을 갖는다.The solid support on which the rhenium compound is deposited can be selected from a number of porous materials. In one embodiment, the solid support is Al 2 O 3, Ga 2 O 3, SiO 2, GeO 2, TiO 2, ZrO 2, SnO 2, aluminosilicate, activated charcoal, hydrotalcite anionic clay, or a mixture thereof , Preferably Al 2 O 3 , SiO 2, or a mixture thereof. Suitable solid supports typically have a specific surface area of from 10 to 500 m 2 / g, preferably from 100 to 400 m 2 / g.
레늄계 불균일 촉매는 불균일 촉매의 제조를 위한 당해 기술 분야에 공지된 방법에 의해 제조될 수 있다. 일반적인 경우에 있어서, 레늄계 불균일 촉매의 제조는 a) 레늄 화합물의 용액으로 고체 지지체를 함침시키는 단계, b) 이어서, 함침된 지지체를 건조 및 소성시키는 단계에 의하여 수행된다.Rhenium-based heterogeneous catalysts can be prepared by methods known in the art for the preparation of heterogeneous catalysts. In the general case, the preparation of a rhenium-based heterogeneous catalyst is carried out by a) impregnating a solid support with a solution of a rhenium compound, and b) subsequently drying and calcining the impregnated support.
촉매 상에 제공되는 레늄의 비율은 일반적으로 총 촉매의 0.01 wt% 내지 20 wt% 범위이다. 본 발명의 레늄계 불균일 촉매에는, 통상적으로 촉매의 특성을 조정하기에 적절한 추가 성분을 혼입시키기 위한 추가의 변형이 가해질 수 있다. 예를 들면, 촉매는 팔라듐이나 백금과 같은 전이 금속의 화합물을 추가로 포함함으로써 수소화 반응에 대한 활성을 제공할 수 있으며, 또는, 알칼리 금속 또는 알칼리토 금속의 화합물을 추가로 포함함으로써 이성화 반응을 위한 활성을 제공할 수 있다.The proportion of rhenium provided on the catalyst generally ranges from 0.01 wt% to 20 wt% of the total catalyst. The rhenium-like heterogeneous catalyst of the present invention may be subjected to further modifications to incorporate additional components which are usually suitable for adjusting the characteristics of the catalyst. For example, the catalyst may provide an activity for the hydrogenation reaction by further including a compound of a transition metal such as palladium or platinum, or may further include a compound of an alkali metal or an alkaline earth metal, ≪ / RTI >
레늄계 불균일 촉매를 안정화제와 접촉시킴으로써, 안정화된 레늄계 불균일 촉매를 제조할 수 있다. 일 구현예에서, 안정화제는 지방족 탄화수소 화합물, 바람직하게는 탄소수 2 내지 6의 지방족 탄화수소 화합물, 더욱 바람직하게는 탄소수 2 내지 4의 알칸 또는 알켄 화합물을 포함한다. 본 발명의 용어에 있어서, n개의 탄소 원자를 포함하는 화합물은 Cn 화합물로 표시될 것이다. 즉, 예를 들어, C2 지방족 탄화수소 화합물은 에탄, 에텐 또는 에틴일 수 있다. 바람직한 구현예에서, 안정화제는 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌, 부탄, 부텐 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.By contacting the rhenium-based heterogeneous catalyst with the stabilizer, a stabilized rhenium-based heterogeneous catalyst can be produced. In one embodiment, the stabilizer comprises an aliphatic hydrocarbon compound, preferably an aliphatic hydrocarbon compound having 2 to 6 carbon atoms, more preferably an alkane or alkene compound having 2 to 4 carbon atoms. In the term of the present invention, a compound containing n carbon atoms will be represented by a Cn compound. That is, for example, the C2 aliphatic hydrocarbon compound may be ethane, ethene or ethyne. In a preferred embodiment, the stabilizing agent is selected from the group consisting of ethane, ethylene, propane, propylene, butane, butene or mixtures thereof.
레늄계 불균일 촉매와 안정화제의 접촉이 수행되는 조건은 촉매의 안정화를 가능하게 하기 위해 주의 깊게 선택될 필요가 있다. 바람직하게는 접촉 온도는 0 내지 100 ℃의 범위일 수 있고, 바람직하게는 10 내지 60 ℃, 더욱 바람직하게는 20 내지 40 ℃의 범위일 수 있다. 바람직한 구현예에서, 접촉 조건은 1 내지 50 bar, 바람직하게는 10 내지 30 bar 범위의 압력을 포함한다. 더 높은 온도 및/또는 더 가혹한 접촉 조건은, 레늄 활성 사이트(site) 위에 탄소질 물질을 형성시켜 촉매 비활성화를 초래하는 경향이 있다.The conditions under which the contact between the rhenium-like heterogeneous catalyst and the stabilizer are carried out needs to be carefully selected to enable stabilization of the catalyst. Preferably, the contact temperature may be in the range of 0 to 100 占 폚, preferably 10 to 60 占 폚, more preferably 20 to 40 占 폚. In a preferred embodiment, the contact conditions comprise a pressure in the range of 1 to 50 bar, preferably 10 to 30 bar. Higher temperatures and / or harsher contact conditions tend to result in catalyst deactivation by forming carbonaceous materials on the rhenium active sites.
안정화제로 처리된 후의 안정화된 레늄계 불균일 촉매는, 흡착된 안정화제로 인해, 레늄 활성 사이트의 변경된 소수성을 나타낸다. 이는 촉매가 올레핀 공급 원료에 대해 더욱 선택적(selective)이 되도록 하고, 촉매 독성 물질(특히, 옥시게네이트(oxygenate) 물질)에 대해 덜 활성이 되도록 한다.The stabilized rhenium-like heterogeneous catalyst after being treated with the stabilizer exhibits altered hydrophobicity of the rhenium active site due to the adsorbed stabilizer. This allows the catalyst to be more selective for the olefin feedstock and less active for the catalyst poisonous material, particularly the oxygenate material.
본 발명에 따른 방법은 간단하고, 가혹한 운전 조건을 필요로 하지 않으며, 놀랍게도, 개선된 반응 안정성 및 독성 물질에 대한 내성을 갖는 안정화된 레늄계 불균일 촉매를 생성시킨다.The process according to the invention produces a stabilized rhenium-like heterogeneous catalyst which is simple, does not require harsh operating conditions and, surprisingly, has improved reaction stability and resistance to toxic substances.
안정화된 레늄계 불균일 촉매는, 레늄이 적절한 반응 활성(예를 들어, 올레핀 에폭시화, 알콜 산화, 및 특히, 복분해 반응)을 제공할 수 있는 여러 반응 공정에 유리하게 사용될 수 있다.Stabilized rhenium-based heterogeneous catalysts can be advantageously used in various reaction processes in which rhenium can provide suitable reaction activities (e.g., olefin epoxidation, alcohol oxidation, and, in particular, metathesis reactions).
또한, 본 발명은, 앞에서 설명된 안정화 공정에 의해 얻어진 안정화 레늄계 불균일 촉매를 사용하여 올레핀 화합물을 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 안정화된 레늄계 불균일 촉매를 올레핀 공급물 스트림과 접촉시키는 단계를 포함한다.Further, the present invention relates to a method for producing an olefin compound using the stabilized rhenium-based heterogeneous catalyst obtained by the above-described stabilization step. The method comprises contacting a stabilized rhenium-like heterogeneous catalyst with an olefin feed stream.
본 발명의 목적은, 본 발명에 따른 안정화된 레늄계 불균일 촉매를 올레핀 공급물 스트림과 접촉시키는 단계를 포함하는 올레핀 탄화수소 화합물의 제조 방법에 의해 추가적으로 달성되는데, 이때, 상기 올레핀 공급물 스트림은 C2 내지 C12 올레핀 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 1종 이상의 올레핀을 포함하며, 상기 접촉은 0 내지 300 ℃, 바람직하게는 10 내지 100 ℃, 더욱 바람직하게는 20 내지 60 ℃ 범위의 온도에서 수행된다.The object of the present invention is further achieved by a process for preparing an olefinic hydrocarbon compound comprising contacting a stabilized rhenium-like heterogeneous catalyst according to the present invention with an olefin feed stream wherein the olefin feed stream comprises a C2- C12 olefin or mixtures thereof, and the contacting is carried out at a temperature in the range of from 0 to 300 占 폚, preferably from 10 to 100 占 폚, more preferably from 20 to 60 占 폚.
올레핀 공급물 스트림을 안정화된 레늄계 불균일 촉매와 접촉시키는 것은, 공급물 스트림을 목적하는 올레핀 생성물로 전환시키는 것을 가능하게 하는 가능 조건에서 수행되어야 한다. 바람직하게는, 상기 가능 조건은, 0 ℃ 내지 100 ℃, 더욱 바람직하게는 10 ℃ 내지 80 ℃, 가장 바람직하게는 20 ℃ 내지 60 ℃ 범위의 온도를 포함한다.Contacting the olefin feed stream with the stabilized rhenium-like heterogeneous catalyst should be performed under conditions that enable it to convert the feed stream to the desired olefin product. Preferably, said feasible conditions comprise a temperature in the range of 0 占 폚 to 100 占 폚, more preferably 10 占 폚 to 80 占 폚, and most preferably 20 占 폚 to 60 占 폚.
본 발명에 따른 안정화된 레늄계 불균일 촉매의 존재하에 올레핀 화합물 생성물로 전환될 수 있는 올레핀 공급물 스트림은 2 내지 12개의 탄소 원자, 바람직하게는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 올레핀일 수 있다. 올레핀 공급물 스트림은, 상이한 올레핀을 제조하기 위해, 예를 들어 자기-복분해(auto-metathesis) 반응에서, 그 스스로 반응하도록 제조될 수 있는 단일 화학종의 올레핀을 함유할 수 있다. 더욱 일반적인 경우에 있어서, 올레핀 공급물 스트림은 하나 이상의 올레핀 종을 함유할 수 있으며, 이때, 이들 올레핀은 서로 반응하여 상이한 올레핀을 생성시킬 수 있다.The olefin feed stream that can be converted to the olefin compound product in the presence of the stabilized rhenium-like heterogeneous catalyst according to the present invention can be one or more olefins having 2 to 12 carbon atoms, preferably 2 to 6 carbon atoms have. The olefin feed stream may contain olefins of a single species that can be prepared to react differently, e.g., in an auto-metathesis reaction, to produce different olefins. In more general cases, the olefin feed stream may contain one or more olefin species, wherein the olefins may react with one another to produce different olefins.
본 발명의 특정 구현예에서, 올레핀 화합물의 제조 방법은, 본 발명에 따른 방법에 의해 수득된 안정화된 레늄계 불균일 촉매를, C2 및 C4 선형 올레핀의 혼합물 및/또는 C2 및 C5 선형 올레핀의 혼합물을 포함하는 올레핀 공급물 스트림과 접촉시키는 단계를 포함한다.In certain embodiments of the invention, the process for preparing the olefinic compounds comprises reacting the stabilized rhenium-like heterogeneous catalyst obtained by the process according to the invention with a mixture of C2 and C4 linear olefins and / or a mixture of C2 and C5 linear olefins With an olefin feed stream comprising olefins.
올레핀 공급물 스트림이 C4 선형 올레핀을 포함하는 구현예에 있어서, C4 선형 올레핀은, C4 선형 올레핀, 비-선형 올레핀, 디올레핀 및 파라핀의 혼합물의 형태로 제공될 수 있다. 이러한 혼합물은 통상적으로, 올레핀 제조를 위한 열분해 공정으로부터 통상적으로 생성되는 스트림인 "C4-컷"으로 지칭된다. 본 발명에 따른 공정에 들어가기 전에, C4-컷을 전처리 공정으로 처리하는 것이 종종 유리하다. 상기 전처리 공정은 특정 성분의 전환 및 분리를 포함할 수 있고, 본 발명에 따른 안정화된 레늄계 불균일 촉매와의 접촉시 목적하는 올레핀 생성물로 활발하게 전환될 성분만을 남길 수 있다. C4-컷 전처리 공정의 예는 미국 특허 제 5,877,365 호, 미국 특허 제 5,898,091 호, 및 미국 특허 제 6,075,173 호에서 찾을 수 있다.In embodiments where the olefin feed stream comprises C4 linear olefins, the C4 linear olefins may be provided in the form of a mixture of C4 linear olefins, non-linear olefins, diolefins, and paraffins. Such a mixture is typically referred to as a "C4-cut" stream which is typically produced from a pyrolysis process for olefin production. Before entering the process according to the invention, it is often advantageous to treat the C4-cut with a pretreatment process. The pretreatment process may include conversion and separation of specific components, and upon contact with the stabilized rhenium-based heterogeneous catalyst according to the present invention, only the components to be actively converted to the desired olefin product can be left. Examples of C4-cut pretreatment processes can be found in U.S. Pat. No. 5,877,365, U.S. Pat. No. 5,898,091, and U.S. Pat. No. 6,075,173.
더욱 상세하게는, 본 발명은, 본 발명에 따른 방법에 의해 수득된 안정화된 레늄계 불균일 촉매를, 올레핀 공급물 스트림과, 상기 올레핀 공급물 스트림을 목적하는 올레핀 생성물로 전환시키기 위한 가능 온도에서, 접촉시키는 단계를 포함하는 올레핀 화합물의 제조 방법에 관한 것이며, 이때, 상기 올레핀 공급물 스트림은, C2 내지 C12 올레핀, 바람직하게는 C2 내지 C6 선형 올레핀, 및 이들의 혼합물로부터 선택된 올레핀을 포함하고, 상기 가능 온도는 바람직하게는 0 내지 300 ℃, 더욱 바람직하게는 10 내지 100 ℃, 가장 바람직하게는 20 내지 60 ℃의 범위이다.More particularly, the present invention relates to a process for the preparation of a stabilized rhenium-like heterogeneous catalyst, obtained by the process according to the invention, in the presence of an olefin feed stream and, at a possible temperature to convert said olefin feed stream to the desired olefin product, Wherein the olefin feed stream comprises an olefin selected from C2 to C12 olefins, preferably C2 to C6 linear olefins, and mixtures thereof, wherein the olefin feed stream comprises The possible temperature is preferably in the range of 0 to 300 占 폚, more preferably 10 to 100 占 폚, and most preferably 20 to 60 占 폚.
더욱 특히, 본 발명은 프로필렌의 제조 방법에 관한 것이며, 상기 방법은, 본 발명에 따른 방법에 의해 수득된 안정화된 레늄계 불균일 촉매를, C2 및 C4 올레핀의 혼합물 또는 C2 및 C5 올레핀의 혼합물을 포함하는 올레핀 공급물 스트림과, 10 내지 100 ℃의 온도에서, 접촉시키는 단계를 포함한다.More particularly, the present invention relates to a process for the production of propylene, which comprises reacting a stabilized rhenium-based heterogeneous catalyst obtained by the process according to the invention with a mixture of C2 and C4 olefins or a mixture of C2 and C5 olefins Lt; RTI ID = 0.0 > 100 C < / RTI >
일부 구현예에 있어서, 올레핀 탄화수소의 제조 방법은 1 내지 50 bar 범위의 압력 및 0.1 내지 100 h-1 범위의 WHSV(weight hourly space velocity: 중량 시간당 공간 속도)에서 수행된다In some embodiments, the process for preparing olefinic hydrocarbons is performed at a pressure ranging from 1 to 50 bar and a WHSV (weight hourly space velocity) ranging from 0.1 to 100 h <" 1 >
본 발명에 따른 올레핀계 탄화수소 제조 방법에 사용되는 촉매는 일반적으로 시간이 지남에 따라 점차적으로 비활성화되기 때문에 촉매의 재생이 주기적으로 요구된다. 불균일 촉매 재생을 위한 임의의 공지 기술이 제한 없이 채용될 수 있다. 재생 공정은 일반적으로, 흡착된 탄소질 화학종의 탈착 및 연소를 포함하며, 이와 동시에, 희석 공기(dilute air)의 흐름 하에서의 재소성(re-calcination)이, 300 내지 800 ℃ 범위의 온도에서, 수행된다. 상기 재생은, 촉매가 촉매 성능을 회복하는 것을, 적어도 부분적으로, 또는, 경우에 따라서는 완전히, 가능하게 한다. 일부 구현예에서, 본 발명에 따른 안정화된 레늄계 불균일 촉매의 제조 방법은 촉매 재생 공정 직후 및 다음 반응 사이클 전에 편리하게 수행될 수 있다.The catalysts used in the process for preparing olefinic hydrocarbons according to the present invention are generally inactivated gradually over time, so regeneration of the catalyst is required periodically. Any known technique for heterogeneous catalyst regeneration can be employed without limitation. The regeneration process generally involves desorption and combustion of adsorbed carbonaceous species while at the same time re-calcination under a flow of dilute air is carried out at a temperature in the range of from 300 to 800 占 폚, . The regeneration makes it possible, at least partially or, if appropriate, to completely restore the catalyst's catalytic performance. In some embodiments, the process for preparing the stabilized rhenium-like heterogeneous catalyst according to the present invention can conveniently be carried out immediately after the catalyst regeneration step and before the next reaction cycle.
바람직하게는, 본 발명에 따른 올레핀계 탄화수소의 제조 방법은 고정층(fixed bed) 반응기에서 수행된다.Preferably, the process for preparing olefinic hydrocarbons according to the present invention is carried out in a fixed bed reactor.
마지막으로, 본 발명의 목적은 탄화수소 전환 반응을 촉매화하기 위한 본 발명에 따른 안정화된 레늄계 불균일 촉매의 사용에 의해 달성된다.Finally, the object of the present invention is achieved by the use of the stabilized rhenium-like heterogeneous catalyst according to the invention for catalysing the hydrocarbon conversion reaction.
본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 안정화된 촉매는, 올레핀 화합물의 제조를 위한 공정(바람직하게는, 복분해 반응에 의한 공정)이, 각각의 재생 사이에서, 더욱 긴 운전 사이클로 운전되는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, C4-컷과 에틸렌의 혼합물을 포함하는 공급물 스트림으로부터 프로필렌을 제조하는 방법을 사용하는 본 발명의 실시에 있어서, 안정화된 레늄계 불균일 촉매는, 본 발명에 따른 안정화가 없는 종래의 제조 방법에 의해 제조된 레늄계 불균일 촉매와 비교하여, 약 3배 더 긴 운전 사이클 길이를 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 발명에 따른 레늄계 불균일 촉매와 안정화제를 접촉시키는 단계는, 고정층(fixed bed) 반응기에 레늄계 불균일 촉매를 제공하는 단계, 안정화제를 포함하는 유체 스트림을 상기 제공된 촉매층(catalyst bed)을 통해 유동시키는 단계, 및, 이어서, 반응 조건에서, 안정화된 촉매를 올레핀 공급물 스트림과 접촉시키는 단계에 의하여 수행될 수 있다.The stabilized catalyst prepared by the process according to the invention makes it possible for a process (preferably a process by metathesis reaction) for the production of olefin compounds to operate with a longer operating cycle between each regeneration . For example, in the practice of the present invention, which employs a process for preparing propylene from a feed stream comprising a mixture of C4-cut and ethylene, the stabilized rhenium-based heterogeneous catalyst is a conventional, Which is about three times longer than that of the rhenium-based heterogeneous catalyst produced by the production method. In some embodiments, contacting the stabilizer with a rhenium-based heterogeneous catalyst according to the present invention comprises the steps of providing a fixed bed reactor with a rhenium-based heterogeneous catalyst, contacting the fluid stream comprising the stabilizer with the catalyst layer catalyst bed, and then contacting the stabilized catalyst with the olefin feed stream, under reaction conditions.
하기 실시예는 본 발명의 구현예를 예시하는 것으로 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.The following examples illustrate embodiments of the invention and are not intended to limit the scope of the invention.
<실시예><Examples>
몇 개의 촉매가 본 발명에 따라 제조되었으며, 종래 기술에 따라 제조된 촉매와 비교되었다. 촉매는 다음과 같이 구성되었다:Several catalysts were prepared according to the present invention and compared to catalysts prepared according to the prior art. The catalyst was composed as follows:
촉매 A(비교예)는 감마-알루미나 지지 촉매 상의 비안정화(non-stabilized) 산화 레늄이다.Catalyst A (comparative) is non-stabilized rhenium oxide on a gamma-alumina supported catalyst.
촉매 B, C, D 및 E는, 안정화 온도에서 안정화 기체를 촉매의 고정층(fixed bed)을 통해 유동시킴으로써 안정화된 본 발명에 따른 감마-알루미나 지지 촉매 상의 산화레늄이다.Catalysts B, C, D and E are rhenium oxides on the gamma-alumina supported catalyst according to the invention stabilized by flowing a stabilizing gas through the fixed bed of the catalyst at the stabilization temperature.
촉매 F, G 및 H(비교예)는, 고온에서 안정화 기체를 촉매의 고정층을 통해 유동시킴으로써 전처리된 감마-알루미나 지지 촉매 상의 산화레늄이다.Catalysts F, G and H (comparative) are rhenium oxides on gamma-alumina supported catalysts pretreated by flowing stabilizing gas through the fixed bed of catalyst at high temperature.
촉매 A 내지 H를 사용하여 복분해 반응 시험을 수행하였다. 시험은 12 g/h의 C4 올레핀 혼합물 및 120 sccm의 에틸렌을, 온도 30 ℃ 및 압력 20 bar에서, 촉매 샘플 6 g의 고정층을 통해 유동시킴으로써 수행되었다. 시험의 세부 사항 및 결과를 표 1에 나타내었다.A metathesis reaction test was conducted using catalysts A to H. The test was carried out by flowing a mixture of 12 g / h of C4 olefin and 120 sccm of ethylene through a fixed bed of 6 g of catalyst sample at a temperature of 30 DEG C and a pressure of 20 bar. Details of the test and the results are shown in Table 1.
번호number
스트림Stream
중의Of
옥시게네Oxygen
이트It
함량content
(ppm)(ppm)
가스gas
(전처리)(Pretreatment)
온도Temperature
(℃)(° C)
전환율(Conversion rate
%%
))
선택도(Selectivity (
%%
))
필렌Pro
주: (1) N/A 는 이용가능한 데이타가 없음을 의미한다; (2) Xa는 스트림 상에서의 시간 29 시간에서 측정된 데이타이다.Note: (1) N / A means no available data; (2) X a is data measured at a time of 29 hours on the stream.
시험 번호 1 및 2로부터, 공급물 스트림 중의 옥시게네이트 물질의 함량이 명백하게 촉매의 비활성화를 초래한다는 것이 관찰될 수 있다. 시험 번호 3, 4, 5 및 6의 결과들은, 본 발명에 따른 안정화된 레늄계 불균일 촉매의 사용은 옥시게네이트 물질의 영향을 상당히 감소시킨다는 것을 보여준다.From Test Nos. 1 and 2 it can be observed that the content of oxygenate material in the feed stream apparently results in inactivation of the catalyst. The results of Test Nos. 3, 4, 5 and 6 show that the use of the stabilized rhenium-like heterogeneous catalyst according to the invention significantly reduces the effect of the oxygenate material.
또한, 시험 번호 3, 4, 5 및 6에서, 다양한 탄화수소 화합물이 본 발명의 안정화제로서 사용될 수 있음을 알 수 있다.Further, in Test Nos. 3, 4, 5 and 6, it can be seen that various hydrocarbon compounds can be used as stabilizers of the present invention.
시험 번호 7, 8 및 9에서, 더 높은 온도는 본 발명의 견지에서 안정화된 촉매를 가져오지 않음을 알 수 있다. 반대로, 이는 촉매의 성능에 상당한 악영향을 미친다.In Test Nos. 7, 8 and 9, it can be seen that higher temperatures do not lead to a stabilized catalyst in the light of the present invention. On the contrary, this has a considerable adverse effect on the performance of the catalyst.
프로필렌을 생산하기 위한 에틸렌 및 혼합된 C4 스트림의 복분해 반응에서, 상이한 안정화제로 안정화된 촉매 및 비-안정화 촉매("종래의 전처리"로 표시)를 사용한 비교 결과를 도 1 및 도 2에 도시하였다.Comparison results using different stabilizer stabilized catalysts and non-stabilizing catalysts (denoted "Conventional Pretreatment") in metathesis reactions of ethylene and mixed C4 streams to produce propylene are shown in FIGS.
프로필렌을 생성하기 위한 에틸렌 및 혼합된 C4 스트림의 복분해 반응에서, 상이한 온도에서 안정화제에 의해 안정화된 촉매 및 비-안정화 촉매("종래의 전처리")를 사용한 비교 결과를 도 3 및 도 4에 도시하였다.In the metathesis reactions of ethylene and mixed C4 streams to produce propylene, the results of the comparison using a stabilizer stabilized by a stabilizer at different temperatures and a non-stabilizing catalyst ("conventional pretreatment") are shown in FIGS. 3 and 4 Respectively.
전술한 상세한 설명, 청구 범위 및/또는 첨부 도면들에 개시된 특징들은 개별적으로 또한 이들의 임의의 조합으로, 다양한 형태로 본 발명을 구현하기 위한 자료일 수 있다.The features described in the foregoing description, the claims and / or the accompanying drawings may be, individually and in any combination thereof, material for implementing the invention in various forms.
발명을 실시하기Carrying out the invention 위한 최선의 형태 Best form for
본 발명을 실시하는 최선의 방식은 상기 발명의 상세한 설명에 기재된 바와 같다.The best mode for carrying out the present invention is as described in the detailed description of the present invention.
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